JP2010518638A - 基板アセンブリ、アセンブリプロセス及びアセンブリ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
細長の基板の個々のスタックを格納するための複数の相互に間隔の空けられた格納容器を含む格納装置であって、各細長の基板が長手方向のエッジ部によって画定された両面を有し、前記細長の基板の格納容器間の間隔が、格納された細長の基板からアセンブリされる基板アセンブリ中の細長の基板の所望の間隔の倍数である、格納装置と、
前記スタック中の細長の基板のうち個々の最も外側のものを同時に係合するための相互に間隔の空けられた係合手段を有する基板移送装置であって、前記係合手段間の間隔が前記格納容器間の間隔に実質的に等しく、該移送装置が、前記格納容器とアセンブル位置との間に前記係合手段を繰り返し移送して、前記細長の基板のうち連続的な最も外側のものを前記格納容器から交互の配置に移動させることを可能にするための移送手段を含む、基板移送装置と、
前記細長の基板のうち隣接するもの同士の対向する長手方向のエッジ部間に導電体を適用して、前記対向する長手方向のエッジ部を電気的及び機械的に相互接続することによって基板アセンブリを形成するためのアプリケータ手段であって、前記細長の基板が前記導電体によって電気的に相互接続され長手方向に平行な配置に維持されて、各細長の基板の両面が実質的に完全に露出されたままとなる、アプリケータ手段と、
を含む基板アセンブリ装置も提供する。
細長の太陽電池の個々に間隔の空けられたスタックを格納するための複数の格納容器を含む格納装置と、
個々の前記スタックに格納された細長の太陽電池を同時に係合するための複数の係合手段を有する基板移送装置であって、前記係合手段間の間隔が前記細長の太陽電池のスタック間の間隔に実質的に等しく、該基板移送装置が、前記係合手段を移送して、係合された細長の太陽電池を試験のために前記格納容器から取り外すことを可能にする移送手段を含む、基板移送装置と、
前記基板移送装置によって係合された各細長の太陽電池の電気的性能を実質的に同時に評価するための評価手段と、
を含む、太陽電池アセンブリ装置であって、
分類装置が、各係合された細長の太陽電池を、前記細長の太陽電池の電気的性能に基づいて分類された複数の格納容器のうち選択されたものに格納するように構成されている、太陽電池アセンブリ装置も提供する。
複数の細長の太陽電池を同時に係合する段階と、
該係合された細長の太陽電池の電気的性能を実質的に同時に評価する段階と、
各評価された太陽電池を、前記細長の太陽電池の電気的性能に基づいて分類された複数の格納容器のうち選択されたものに格納する段階と、
を含む太陽電池アセンブルプロセスも提供する。
図1を参照すると、36個の細長の両面太陽電池101又は細長の半導体基板101のアレイがアセンブリされて(組み立てられて)、アセンブリ(本願において、“シート”サブモジュール若しくはプレモジュール100、又は、より便宜的に“シートアセンブリ”若しくは“シート”100と称される)を形成する。細長の基板(好ましくは機能性太陽電池を含むが必須ではない)は、スリバー(上述のような)又はプランク形状であり得て、従って、そのシートもまた、適宜、“スリバーシート”、“プランクシート”と称される。電気的相互接続は、細長の基板101の対向する縦方向(長手方向)のエッジ部間に配置された導電体によって提供され、実質的に相互に接する状態を維持する。つまり、導電体は、シート内の全ての細長の基板101を電気接続するのみならず、細長の基板101を互いに保持して自立シート100を形成する手段でもある。各細長の基板の対向するエッジ部のみを係合することによって縦方向(長手方向)に平行な配置に細長の基板を維持するのが導電体のみであるので、各基板の両面は完全に露出されたままであり、(基板に機能性太陽電池が形成されると)電力発生用に利用可能である。
細長の太陽電池及び細長の基板の分離、取り扱い及びアセンブリの複雑性は、比較的多数の装置を同時に処理可能な方法を用いることのみによって簡略化可能である。同時の試験、輸送及びアセンブリは、特許文献3に記載されている低効率のラフト(いかだ)、メッシュラフト及びボートや、本願に記載される高効率シートの裏に潜む他の動機である。シート及びコンセントレータシートサブアセンブリ並びに細長の基板プレアセンブリにとって好ましい電気的相互接続方法の詳細は、特許文献2に記載されている。
(i) クリップは、箔ストリップからの一回のスタンピングで形成される;
(ii) クリップを、クリップを位置決め、選択又は個別に配置する必要無く、接着テープキャリア上のアセンブリ点に容易で手軽且つ確実に運ぶことができる;
(iii) クリップが二つの隣接する細長のシート間に固定されると、はんだ付けに先立ってクリップがプレ形成ストリング中で自立するので、キャリアテープを除去することができる;
(iv) 相互接続クリップの両側の接続ヨークは、シートサブモジュールアセンブリの架線中の位置決め及び保持を容易にするガイドとして機能する。
(v) はんだ工程は、一回の高速ステップで実施可能であり、好ましくは非接触、非予熱レーザはんだ法を用いる;
(vi) 集積された応力緩和及び伸縮継ぎ手は、脆弱な細長のセルから離れて応力を転移させ、サブモジュールのストリングの完全性を保つ。
(i) シーケンス中の各真空ヘッドが特定方向の運動を開始すると、プロセスサイクルが任意に“開始”すると定義される;
(ii) サイクルの開始点において、新しいヘッドが左側から近づき、試験されていない細長の太陽電池を含むシングルスタックカセットのアレイ上に位置する;
(iii) サイクルの開始点において、ピックアップ‐試験‐仕分け‐堆積のシーケンス(この場合、真空ヘッドは“アクティブ”であると定義する)が完了していないリニアシーケンス中の真空ヘッドは、ラインの開始点に戻る運動中(この場合、真空ヘッドは“非アクティブ”であると定義する)ではなく、真新しい“アクティブ”なヘッドが左側から移動するについて、一つのステーションから右側へと同時に移動する;
(iv) アクティブなシーケンス中の各ヘッドは、シングルスタックカセットのアレイからの個々の細長の対応電池アレイのピックアップに向けて下方に移動し、又は、細長の太陽電池の試験ステーションに向けて下方に移動し、又は、個々の真空ヘッドの下方に存在する性能ビンを形成するシングルスタックカセットの特定のアレイに向けて下方に移動する;
(v) 個々の細長の太陽電池のピックアップ、細長の太陽電池のアレイの試験、性能ビンシングルスタックカセットへの細長の太陽電池の移送の動作が実行される;
(vi) アクティブなシーケンス中の各ヘッドは、その前の動作が完了した場所から、シングルスタックカセットのアレイから個々の細長の太陽電池のアレイのピックアップの上方の停留位置に向けて上に移動し、又は、細長の太陽電池の試験ステーションの上方の停留位置に向けて上に移動し、又は、個々の真空ヘッドの下方に存在する性能ビンを形成するシングルスタックカセットの特定のアレイに向けて上に移動する;
(vii) プロセスサイクルが完了し、特定のインターロック及びシステム完全性チェックを受け、更なる細長の太陽電池を処理するためにプロセスサイクルが反復される。
真空2204ピックアップヘッド2203は、バッファシングルスタック格納カセット2401のアレイから、正確な向きで正確な間隔の細長の太陽電池101から成る平坦なアレイを取り出す。細長の基板及び太陽電池の取り扱い及び処理方法の更なる詳細については、特許文献3に与えられている。この特許文献で説明されている特定の方法は、細長の太陽電池を、それぞれラフト、メッシュラフト、ボートと称される特定形状のアセンブリにアセンブリする方法を含む。これらの方法は、ゼロ間隔のアセンブリ及び追加の構造部材無しのアセンブリに対する方法を適用することによって、細長の太陽電池シートサブモジュール及び細長の基板シートプレモジュールの形成に容易に適用可能である。
101 細長の太陽電池、細長の基板
102 相互接続部
104 間隔
106 幅
Claims (71)
- 光起電装置用の基板アセンブリであって、細長の半導体基板のアレイを含み、各細長の基板が長手方向のエッジ部によって画定された両面を有し、前記細長の基板が、該細長の基板のうち隣接するもの同士の対向する長手方向のエッジ部間に配置された導電体によって電気的に相互接続され、長手方向に平行な配置に維持されて、各細長の基板の両面が実質的に完全に露出されている、アセンブリ。
- 前記細長の基板が太陽電池を含み、各細長の基板の少なくとも片面が光に晒された際に電流を発生させるように構成されている、請求項1に記載のアセンブリ。
- 各細長の基板の両面が光に晒された際に電流を発生させるように構成されている、請求項2に記載のアセンブリ。
- 前記導電体が、前記細長の基板に太陽電池を形成する後続処理に適合するように選択されている、請求項1に記載のアセンブリ。
- 前記細長の基板の対向する長手方向のエッジ部間の間隔が略3mm未満である、請求項1から4のいずれか一項に記載のアセンブリ。
- 前記細長の基板の対向する長手方向のエッジ部間の間隔が最大で略3μmである、請求項5に記載のアセンブリ。
- 前記細長の基板の対向する長手方向のエッジ部が実質的に接している、請求項1から6のいずれか一項に記載のアセンブリ。
- 実質的に平坦である請求項1から7のいずれか一項に記載のアセンブリ。
- 湾曲している請求項1から7のいずれか一項に記載のアセンブリ。
- 湾曲し実質的にリジッドな支持体にコンフォーマルに実装されている請求項9に記載のアセンブリ。
- 前記湾曲し実質的にリジッドな支持体が透明である、請求項10に記載のアセンブリ。
- フレキシブルである請求項1から7のいずれか一項に記載のアセンブリ。
- 各細長の基板の長手方向のエッジ部がp型エッジ部及びn型エッジ部を含み、前記導電体が各細長の基板のp型エッジ部を隣接する細長の基板のn型エッジ部に接続している、請求項1から12のいずれか一項に記載のアセンブリ。
- 隣接する前記細長の基板間に配置された前記導電体が該細長の基板の面を超えては延在していない、請求項1から13のいずれか一項に記載のアセンブリ。
- 隣接する細長の基板間に配置された前記導電体が該細長の基板の面を超えて延在して、該アセンブリを支持体又はヒートシンクに取り付けることが可能になっている、請求項1から13のいずれか一項に記載のアセンブリ。
- 前記導電体が実質的に各細長のエッジ部全体に沿って配置されている、請求項1から15のいずれか一項に記載のアセンブリ。
- 前記導電体が各細長のエッジ部に沿って相互に間隔の空けられた位置に配置されている、請求項1から15のいずれか一項に記載のアセンブリ。
- 各細長の基板がその長手方向のエッジ部上に電気コンタクトを含み、各電気コンタクトの一部が前記細長の基板の一つの面上に部分的に延在している、請求項1から17のいずれか一項に記載のアセンブリ。
- 前記細長の基板の隣接するもの同士の対向するエッジ部間に配置された前記導電体が、各電気コンタクトの前記延在部分上に延在して、該アセンブリを支持体又はヒートシンクに取り付けることが可能になっている、請求項18に記載のアセンブリ。
- 各細長の基板が、該細長の基板の一つの長手方向のエッジ部上の電気コンタクトを該細長の基板の反対側の長手方向のエッジ部上の同じ極性の電気コンタクトに接続するために、該細長の基板の一つの面上に少なくとも一つの電気経路を含み、前記少なくとも一つの電気経路が前記細長の基板の面から電気的に絶縁されている、請求項1から19のいずれか一項に記載のアセンブリ。
- 接続されている前記電気コンタクトの極性がn型である、請求項20に記載のアセンブリ。
- 該アセンブリの一つの面上に電気経路を含み、該アセンブリの他の面は、該他の面が光に晒された際の電流の発生を促進するために、実質的に完全に露出されて電気的接続部が存在しない、請求項1から21のいずれか一項に記載のアセンブリ。
- 前記電気経路が前記細長の基板の長手方向のエッジ部に実質的に直交する、請求項22に記載のアセンブリ。
- 各細長の基板の少なくとも片面が完全に露出されている、請求項1から23のいずれか一項に記載のアセンブリ。
- 前記導電体がはんだを含む、請求項1から24のいずれか一項に記載のアセンブリ。
- 前記導電体がポリマーである、請求項1から24のいずれか一項に記載のアセンブリ。
- 該アセンブリの物理的な最大寸法が、標準的な半導体ウェーハの直径に実質的に等しい、請求項1から26のいずれか一項に記載のアセンブリ。
- 前記細長の基板がスリバープロセスで形成されている、請求項1から27のいずれか一項に記載のアセンブリ。
- 前記細長の基板が、半導体ウェーハを細長の部分に分割することによって形成されていて、該細長の基板の面が、各半導体ウェーハの面の対応する部分から形成されている、請求項1から27のいずれか一項に記載のアセンブリ。
- 請求項1から29のいずれか一項に記載のアセンブリを複数含む基板アセンブリであって、該複数のアセンブリが、該アセンブリの対応する隣接するもの同士の間に配置された細長のコネクタによって相互に取り付けられ電気的に相互接続されていて、各細長のコネクタが、前記複数のアセンブリに長手方向に平行であり、各隣接する細長の基板アセンブリの両面に係合する位置決め部分を有し、前記コネクタが、該コネクタと前記細長の基板の長手方向のエッジ部との間に配置された導電体によって、前記アセンブリに取り付けられ電気的に接続されている、アセンブリ。
- 各細長のコネクタの前記位置決め部分が、第一の隣接する細長の基板アセンブリに係合する第一の位置決め部分と、第二の隣接する細長の基板アセンブリに係合する第二の位置決め部分とを含み、前記細長のコネクタが、前記第一の位置決め部分と前記第二に位置決め部分との間に配置された応力緩和部分を含み、該応力緩和部分が、熱膨張に適応することにより隣接する細長の基板アセンブリ間の接続を維持するために、前記第一の位置決め部分と前記第二の位置決め部分との間に間接経路を画定する、請求項30に記載のアセンブリ。
- 前記細長のコネクタが銅箔製である、請求項30または31に記載の基板アセンブリ。
- 前記アセンブリをバスバーに電気的に接続するためのバスバーコネクタを含み、該バスバーコネクタが、前記細長の基板のうち最も外側のものの両面に係合する位置決め部分を含み、前記バスバーコネクタが、該バスバーコネクタと前記細長の基板のうち最も外側のものの長手方向のエッジ部との間に配置された導電体によって、前記アセンブリに取り付けられ電気的に接続されている、請求項1から32のいずれか一項に記載のアセンブリ。
- 前記バスバーコネクタが、前記バスバーへの接続を容易にするために、前記バスバーコネクタに接続された前記基板アセンブリから延在しているコンタクト部分を含む、請求項33に記載のアセンブリ。
- 前記バスバーコネクタが、熱膨張に適応することにより前記アセンブリと前記バスバーとの間の電気的接続を維持するために、前記コンタクト部分と前記位置決め部分との間に間接経路を画定する応力緩和部分を含む、請求項34に記載のアセンブリ。
- 請求項1から35のいずれか一項に記載の基板アセンブリを複数含む太陽発電モジュール。
- 請求項1から35のいずれか一項に記載の基板アセンブリを複数含む光起電装置。
- 請求項1から35のいずれか一項に記載の基板アセンブリを複数含むリニアコンセントレータレシーバであって、前記基板アセンブリが一以上の列に配置されていて、各列が実質的に接する複数の前記基板アセンブリを含む、リニアコンセントレータレシーバ。
- 請求項1から35のいずれか一項に記載の基板アセンブリを複数含むリニアコンセントレータレシーバであって、前記基板アセンブリが列に配置されていて、各列が、実質的に接し直列に電気的に相互接続された複数の前記基板アセンブリを含み、前記列の少なくともいくつかは並列に電気的に相互接続されている、リニアコンセントレータレシーバ。
- 前記細長の基板が、該細長の基板の直列抵抗を減少させるために、該細長の基板によって発生した電流がリニアコンセントレータシステムの長手軸に平行な方向に実質的に流れるように、直列に電気的に接続されている、請求項38又は39に記載のリニアコンセントレータレシーバ。
- 前記基板アセンブリが、レシーバ中の余弦損失を減少させるために湾曲している、請求項39又は40に記載のリニアコンセントレータレシーバ。
- 前記基板アセンブリの長手方向のエッジ部が該リニアコンセントレータレシーバの長手軸に直交する、請求項38から41のいずれか一項に記載のリニアコンセントレータレシーバ。
- 基板アセンブリプロセスであって、隣接する細長の半導体基板の対向する長手方向のエッジ部間に導電体を堆積させて該細長の基板を電気的に相互接続し長手方向に平行な構成に該細長の基板を維持することによって、光起電装置用の基板アセンブリを形成する段階を含み、前記導電体が、各細長の基板の両面が実質的に完全に露出されたままになるように堆積される、プロセス。
- 各細長の基板の少なくとも片面が、光に晒された際に電流を発生させるように構成される、請求項43に記載のプロセス。
- 前記細長の基板に太陽電池を形成して、前記少なくとも片面が光に晒された際に電流を発生させるように構成される段階を含む、請求項43に記載のプロセス。
- 前記導電体が、前記太陽電池を形成する後続処理に適合するように選択される、請求項45に記載のプロセス。
- 前記細長の基板の長手方向のエッジ部が実質的に接するように維持される、請求項43から46のいずれか一項に記載のプロセス。
- 前記アセンブリが実質的に平坦である、請求項43から47のいずれか一項に記載のプロセス。
- 前記アセンブリが湾曲している、請求項43から47のいずれか一項に記載のプロセス。
- 前記アセンブリを、湾曲して実質的にリジッドな支持体にコンフォーマルに実装する段階を含む、請求項43から49のいずれか一項に記載のプロセス。
- 前記堆積段階に先立って前記細長の基板を湾曲した構成に配置する段階を含み、前記堆積段階が、該湾曲した構成を実質的に平坦にする、請求項43から50のいずれか一項に記載のプロセス。
- 前記導電体を堆積させた後に、前記アセンブリ上に反射防止コーティング又は反射コーティングを形成する段階を含む、請求項43から51のいずれか一項に記載のプロセス。
- 隣接する細長の基板間に配置される導電体が、該細長の基板の面を超えて延在する突出部分を含み、該突出部分において前記アセンブリを支持体又はヒートシンクに実装する段階を含む請求項43から52のいずれか一項に記載のプロセス。
- 前記細長の基板の一つの長手方向のエッジ部上の電気コンタクトを、該細長の基板の反対側の長手方向のエッジ部上の同じ極性の電気的コンタクトに接続するために、各細長の基板の一つの面上に少なくとも一つの電気経路を形成する段階を含む請求項43から53のいずれか一項に記載のプロセス。
- 前記アセンブリの一つの面上に電気的接続部を形成する段階を含み、前記アセンブリの他の面は、該他の面が光に晒された際の電流の発生を促進するために、実質的に完全に露出されていて電気的接続部が存在しない、請求項43から54のいずれか一項に記載のプロセス。
- リセスされた領域を備えた表面を有する支持体上に前記アセンブリを実装する段階を含み、前記アセンブリの面上の前記電気的接続部が前記リセルされた部分に収容される、請求項55に記載のプロセス。
- 前記導電体が、前記基板アセンブリがフレキシブルになるようにポリマーである、請求項43から56のいずれか一項に記載のプロセス。
- 前記導電体がはんだウェーブプロセスによって堆積される、請求項43から56のいずれか一項に記載のプロセス。
- 請求項43から58のいずれか一項に記載のプロセスによって形成された複数の基板アセンブリのうちの対応する隣接するもの同士間に細長のコネクタを取り付ける段階を含み、ここで、各細長のコネクタが、該アセンブリに長手方向に平行に取り付けられて、各隣接する細長の基板アセンブリの両面に係合する位置決め部分を有し; 更に、該アセンブリを機械的及び電気的に相互接続するために、前記コネクタと前記細長の基板の長手方向のエッジ部との間に導電体を導入する段階を含む請求項43から58のいずれか一項に記載のプロセス。
- 前記導電体が、非接触はんだ付けプロセスを用いて、前記コネクタと前記細長の基板の長手方向のエッジ部との間に導入される、請求項59に記載のプロセス。
- 請求項43から58のいずれか一項に記載のプロセスによって形成された基板アセンブリをバスバーに電気的に接続するために、該アセンブリにバスバーコネクタを取り付ける段階を含み、ここで、該バスバーコネクタが、前記細長の基板うち最も外側のものの両面に係合する位置決め部分を含み; 更に、前記アセンブリを前記バスバーコネクタに機械的及び電気的に相互接続するために、前記バスバーコネクタと前記細長の基板の長手方向のエッジ部との間に導電体を導入する段階を含む請求項43から60のいずれか一項に記載のプロセス。
- 前記導電体が、非接触はんだ付けプロセスを用いて、前記バスバーコネクタと前記細長の基板の長手方向のエッジ部との間に導入される、請求項61に記載のプロセス。
- 請求項43から58のいずれか一項に記載のプロセスによって形成された基板アセンブリの一つ以上の列を形成する段階を含み、ここで、各列が実質的に接する複数の前記基板アセンブリを含み; 更に、前記一つ以上の列をリニアコンセントレータレシーバに実装する段階であって、前記基板アセンブリの長手方向のエッジ部が前記リニアコンセントレータレシーバの長手軸に垂直になるようにする段階を含む請求項43から62のいずれか一項に記載のプロセス。
- 前記アセンブリの複数の列が前記リニアコンセントレータレシーバに実装され、該列の少なくともいくつかを並列に電気的に相互接続する段階を含む請求項63に記載のプロセス。
- 前記リニアコンセントレータレシーバ中の余弦損失を減少させるために、前記基板アセンブリを湾曲させる段階を含む、請求項63又は64に記載のプロセス。
- 請求項43から62のいずれか一項に記載のプロセスによって製造された基板アセンブリ。
- 請求項63から65のいずれか一項に記載のプロセスによって製造されたリニアコンセントレータレシーバ。
- 請求項43から65のいずれか一項に記載の段階を実行するための構成要素を有する基板アセンブリ装置。
- 細長の基板の個々のスタックを格納するための複数の相互に間隔の空けられた格納容器を含む格納装置であって、各細長の基板が長手方向のエッジ部によって画定された両面を有し、前記細長の基板の格納容器間の間隔が、格納された細長の基板からアセンブリされる基板アセンブリ中の細長の基板の所望の間隔の倍数である、格納装置と、
前記スタック中の細長の基板のうち個々の最も外側のものを同時に係合するための相互に間隔の空けられた係合手段を有する基板移送装置であって、前記係合手段間の間隔が前記格納容器間の間隔に実質的に等しく、該移送装置が、前記格納容器とアセンブル位置との間に前記係合手段を繰り返し移送して、前記細長の基板のうち連続的な最も外側のものを前記格納容器から交互の配置に移動させることを可能にするための移送手段を含む、基板移送装置と、
前記細長の基板のうち隣接するもの同士の対向する長手方向のエッジ部間に導電体を適用して、前記対向する長手方向のエッジ部を電気的及び機械的に相互接続することによって基板アセンブリを形成するためのアプリケータ手段であって、前記細長の基板が前記導電体によって電気的に相互接続され長手方向に平行な配置に維持されて、各細長の基板の両面が実質的に完全に露出されたままとなる、アプリケータ手段と、
を含む基板アセンブリ装置。 - 細長の太陽電池の個々に間隔の空けられたスタックを格納するための複数の格納容器を含む格納装置と、
個々の前記スタックに格納された細長の太陽電池を同時に係合するための複数の係合手段を有する基板移送装置であって、前記係合手段間の間隔が前記細長の太陽電池のスタック間の間隔に実質的に等しく、該基板移送装置が、前記係合手段を移送して、係合された細長の太陽電池を試験のために前記格納容器から取り外すことを可能にする移送手段を含む、基板移送装置と、
前記基板移送装置によって係合された各細長の太陽電池の電気的性能を実質的に同時に評価するための評価手段と、
を含む、太陽電池アセンブリ装置であって、
分類装置が、各係合された細長の太陽電池を、前記細長の太陽電池の電気的性能に基づいて分類された複数の格納容器のうち選択されたものに格納するように構成されている、太陽電池アセンブリ装置。 - 複数の細長の太陽電池を同時に係合する段階と、
該係合された細長の太陽電池の電気的性能を実質的に同時に評価する段階と、
各評価された太陽電池を、前記細長の太陽電池の電気的性能に基づいて分類された複数の格納容器のうち選択されたものに格納する段階と、
を含む太陽電池アセンブルプロセス。
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